《兆瓦级风力发电机组模糊控制》温和煦 2008.1

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兆瓦级风力发电机组模糊控制.nh
温和煦 沈阳工业大学硕士学位论文 2008.1
【摘要】
    风力发电技术是涉及空气动力学、自动控制、机械传动、电机学等多学科的综合性高技术系统工程。目前，风电领域的研究难点和热点集中在风机大型化、先进控制策略和优化技术等方面。由于风能具有能量密度低、随机性和不稳定性等特点，风力发电机组是复杂多变量非线性不确定系统，因此，控制技术是机组安全高效运行的关键。本文针对风电机组控制的相关问题展开研究，主要内容归纳如下:
    (l)采用分析建模的方法建立大型风力发电机组的数学模型，以描述整台风力机的动态行为。此模型不但能描述机组的基本动力学特性，还适合于控制目的并检验控制策略的有效性。
    (2)本文提出利用模糊逻辑系统得到低风速时风力机的参考转速，实现最大风能捕获。该方法不需要测量风速，避免了风速测量的不精确性，不需要了解风力机的气动特性。
    (3)根据风力发电机组的运动方程，提出了风力机转速自适应最优模糊控制。算法综合考虑机组的机械特性和电气特性，系统辨识作为控制算法的一部分自动执行。在介绍自适应最优模糊控制原理的基础上，提出了一种自适应模糊逻辑系统的改进最近邻聚类学习算法，该算法在确定聚类时同时考虑输入输出信息的影响，并根据聚类样本数目的多少自适应调整衰减因子。改进算法克服了原算法中敏感参数多，不易调整的缺点。
    (4)针对变速恒频风力发电机组控制要求，在高风速时设计了模糊控制器。该控制器根据风速的变化调整叶片的节距角，从而限制风机捕获的能量，使风力发电机组保持在额定值下发电。仿真结果表明控制器具有良好的实时性和鲁棒性。